(57)【要約】  本発明は、内燃機関のための改良された燃料噴射装置、及び改良された燃料噴射装置を備える内燃機関を備えるシステムに関する。本発明による改良された燃料噴射器装置は、ニードル弁ではなく摺動可能な（パイロット）弁の原理を備える。弁は、台座を備えず、したがって、弁のばね荷重式の実施形態の場合であっても、台座への弁のハンマリングの危険性は、付随する騒音発生とともに存在しない。本発明による改良された燃料噴射器は、より大きいノズル直径、そのため、必要な場合、又は有用と見なされる場合、より多数のノズル穴を許容する。本発明による燃料噴射器の回転実施形態では、弁又は少なくともそのばねは、弁のばね荷重式の実施形態の場合、回転燃料噴射器の静止区間内に位置してよく、したがって、回転区間内にばねを備える従来技術の回転燃料噴射器のバランス問題が除去される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼チャンバ内に燃料を噴射するための噴射装置（２０）であって、スリーブ（１、１ａ）と、弁（２、２ａ）とを備え、前記弁（２、２ａ）が、前記スリーブ（１、１ａ）内で軸方向（２２）に摺動可能に構成されている、噴射装置（２０）。
【請求項２】
弁（２、２ａ）が、少なくとも１つの燃料チャンバ（６、８、１０）を備える、請求項１に記載の噴射装置。
【請求項３】
弁（２、２ａ）が、少なくとも１つの燃料チャネル（７、４ａ）を備える、請求項１又は２に記載の噴射装置。
【請求項４】
スリーブ（１、１ａ）が、回転可能なスリーブ（１ａ）を含み、前記回転可能なスリーブ（１ａ）が、装置（２０）内で前記回転可能なスリーブ（１ａ）の軸（２１）周りで回転可能に構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の噴射装置。
【請求項５】
回転可能なスリーブ（１ａ）に剛的に接続されているインペラを備える、請求項４に記載の噴射装置。
【請求項６】
弁（２、２ａ）が、回転可能な弁（２ａ）を含み、前記回転可能な弁（２ａ）が、装置（２０）内で前記弁の軸周りで回転可能に構成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の噴射装置。
【請求項７】
スリーブ（１、１ａ）が、前記スリーブ（１、１ａ）の一方の端部（２４）の近傍に１又は２以上のノズル穴（９）を備える、請求項１〜６のいずれかに記載の噴射装置。
【請求項８】
少なくとも１つのノズル穴（９）の長手方向軸（２３）とスリーブ（１、１ａ）の軸（２１）との間の角度（α）が、０度〜９０度の範囲で選択される、請求項７に記載の噴射装置。
【請求項９】
弁（２、２ａ）が、２つの燃料チャンバ（６、８）と、１つの燃料チャネル（７）とを備え、前記燃料チャネル（７）が、前記２つの燃料チャンバ（６、８）のそれぞれと流体接触するように構成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の噴射装置。
【請求項１０】
スリーブ（１、１ａ）が、１又は２以上のノズル穴（９）を備え、前記ノズル穴（９）のうちの少なくとも１つは、直径が５０マイクロメートル以下である、請求項１〜９のいずれかに記載の噴射装置。
【請求項１１】
ノズル穴（９）のうちの少なくとも１つは、直径が３０マイクロメートル以下である、請求項１０に記載の噴射装置。
【請求項１２】
１又は２以上の圧力バランス設備を備える、請求項１〜１１のいずれかに記載の噴射装置。
【請求項１３】
１又は２以上の圧力バランス設備が、圧力バランス導管（１１）と、圧力バランスチャンバ（１２）とを備える、請求項１〜１２のいずれかに記載の噴射装置。
【請求項１４】
弁（２、２ａ）が、パイロット弁である、請求項１〜１３のいずれかに記載の噴射装置。
【請求項１５】
内燃機関を備えるシステムであって、前記内燃機関が、請求項１〜１４のいずれかに記載の噴射装置（２０）を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の改良された燃料噴射装置に関する。さらには、本発明は、そのような内燃機関を備える、原動機付き車両のようなシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射装置が当技術分野において知られている。ＤＥ１９６４５２０１は、調整可能な支持体の端部に噴射ジェットへの加圧式給送部を具備する燃料噴射システムについて記載している。これにより、シリンダの内側の噴射深さ、並びにジェットの回転位置合わせが変更され得る。ジェット位置は、制御システム及びサーボドライブ（servo drive）によって制御される。コモンレール加圧式燃料供給部（common-rail pressurised fuel supply）及び切替え制御部は、ジェットごとに燃料パルスを提供する。ジェットの軸方向位置は、制御システムによって調整されて、最低排出生成物と共に最高効率が得られる。スパークプラグ位置もまた、調整可能である。
【０００３】
ＤＥ１０００７６５９は、ピストンによって境界が画されたシリンダ内の燃焼チャンバの中に突出して、別個に送出される燃焼空気との点火可能な空／燃混合気を形成するために燃料ジェットを噴射する、シリンダ当たり１つの噴射器と、混合気に点火するための点火プラグとを具備する機関について記載している。点火プラグ電極と燃料ジェットとの相対位置は、機関の動作点に応じて制御ユニットによって調整され得る。
【０００４】
ＮＬ２００１０６９は、ハウジングに対して中心軸周りで回転するようにアクチュエータによって駆動される噴射部材（injection part）を具備する装置について記載している。供給導管が、燃焼チャンバに接続されて、チャンバ内に燃料を加圧導入し、ハウジングと噴射部材との間の流体密の連結部を有する。噴射ノズルが、噴射部材に剛的に接続される。噴射ノズルが回転すると、霧化器は、霧化器開口部が供給導管に接続される。
【０００５】
概して、従来技術による内燃機関のための燃料噴射器は、噴射器の先端部又は前端部の近くに位置する対合台座を有するばね荷重式ニードルを利用して、燃料が機関の燃焼チャンバに入る先端部におけるノズル穴への燃料注入量を制御する。
【０００６】
そのような従来技術の燃料噴射器は、ばね荷重式ニードルの振動に起因して騒音レベルが高いこと、及び動力需要に関係なく、したがって、噴射サイクルごとに噴射される燃料の量に関係なく、燃料が燃焼チャンバに入るノズル穴の数が固定されていることなど、いくつかの欠点を抱えている傾向がある。
【０００７】
従来技術のこのタイプの燃料噴射器のノズル先端部の直径が本来小さいことに起因して、先端部の外周に沿って作製され得るノズル穴の数は制限される。従来技術によるほとんどすべてのタイプの燃料噴射器、すなわち、従来技術の静止燃料噴射器と従来技術の回転燃料噴射器はともに、前述の欠点に直面することになる。
【０００８】
上述の欠点に加えて、ばね荷重式ニードルを具備する従来技術の回転燃料噴射器は、少なくとも２つのさらなる欠点を有し、これらについては、後述する。
【０００９】
内燃機関の燃焼チャンバ内への燃料の回転噴射により、燃料の完全燃焼が促進されることになり、それによって、燃料消費及び付随するＣＯ２排出が低減される。加えて、それにより、粒子状物質（ＰＭ，particulate matter）及びサーマルＮＯｘの形成並びに排出が制限される、或いはさらに防止されることになる。
【００１０】
蘭国特許ＮＬ２００１０６９は、内燃機関の排出に取り組むように提案する内燃機関のための回転燃料噴射器について記載している。この従来技術の回転燃料噴射器は、原理上、燃焼チャンバ内に燃料を噴射させるために回転される従来技術のニードルタイプの静止燃料噴射器を備える。噴射器の先端部におけるノズル穴を介して燃焼チャンバ内に噴射されることになる燃料を注入するためのばね荷重式ニードルを具備するそのような燃料噴射器は、非常に緊密な嵌合を必要とする部材を備え、さらには同時に、適切に機能するように実質的に横方向の逃げ（lateral clearance）を必要とするばねを備える。回転燃料噴射の所望の便益をすべて得るために必要な回転速度（例えば２０．０００〜１００．０００ｒｐｍの範囲の）が高いことを考慮すると、回転燃料噴射器のバランスを適切にとることが必須である。そのような噴射器が、必要な横方向の逃げを伴うばねを含む場合、適切にバランスをとることは、不可能でないにしても困難な仕事になる。
【００１１】
適切にバランスがとれていない回転燃料噴射器は、より高い消耗率、そのため、より短い平均故障間隔（ＭＴＢＦ，mean time between failures）に直面する場合があり、より多くの騒音をもたらす場合がある。もちろん、後の場合もやはり望ましくない。
【００１２】
上記に指摘したように、燃料噴射を制御するための、ばね荷重式ニードル弁を具備する従来技術の回転燃料噴射器のノズル先端部は、直径が小さい。このことは、ノズルが回転すると、ノズル先端部に位置決めされているノズル穴出口開口部は、周速が比較的低くなることを意味するが、燃料と燃焼空気とを効果的に混合するには、より高い周速が望ましく、又はさらに必要である。付随する小さいノズル先端部を具備する従来技術の回転燃料噴射器によりこれを達成するためには、燃料噴射器の回転速度は、非常に高いことが必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】ＤＥ１９６４５２０１
【特許文献２】ＤＥ１０００７６５９
【特許文献３】蘭国特許ＮＬ２００１０６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、好ましくはさらに少なくとも一部上述の欠点のうちの１又は２以上を回避する代替の燃料噴射装置を提供することである。さらなる態様は、代替の燃料噴射装置を備える内燃機関を備えるシステムを提供することである。本発明は、従来技術の欠点のうちの少なくとも１つを克服する、若しくは改善すること、又は有用な代替形態を提供することを目的とすることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
したがって、第１の態様においては、本発明は、内燃機関の燃焼チャンバ内に燃料を噴射するための噴射装置（「装置（device）」）を提供し、この装置は、スリーブと、弁とを備え、特に、弁は、スリーブ内で軸方向に移動可能、特に摺動可能に構成されている。弁は、特に、摺動構成を備える。弁は、（装置の動作中に）スリーブの内側を軸方向に移動することができる。弁は、特にスリーブ内の異なる軸方向場所に配置される閉鎖位置及び開放位置を提供することができる。弁は、スリーブ内で平行移動することができるプランジャ又はピストンを備えることができる。弁は、例えば、特に燃料によって提供される圧力によって作動し得る。弁は、特にパイロット弁を含む。特に、弁は、パイロット弁である。説明の残りにおいては、弁は、パイロット弁と呼ばれる。しかしながら、このことは、パイロット弁に関して後述するのと同じ構造上の特徴を有する他のタイプの弁を除外するものではない。したがって、特に、本発明による弁は、パイロット弁という名称である。特に、「パイロット弁（pilot valve）」及び「本発明による弁（valve according to the invention）」という用語は、本明細書において互いに交換可能に使用され得る。
【００１６】
本発明による改良された燃料噴射器装置（本明細書においては、「組立体（assembly）」とも呼ばれる）は、ニードル弁ではなくパイロット弁の原理を備える。弁は、台座を備えず、したがって、パイロット弁のばね荷重式の実施形態の場合であっても、台座への弁のハンマリング（hammering）の危険性は、付随する騒音発生とともに存在しない。本明細書においては、「燃料噴射器（fuel injector）」、「燃料噴射器装置（fuel injector device）」、「燃料噴射装置（fuel injection device）」、及び「噴射装置（injection device）」という用語は、互いに交換可能に使用され得る。これらの用語はすべて、本発明による装置に関することができる。
【００１７】
本発明による改良された燃料噴射器は、より大きいノズル直径、そのため、必要な場合、又は有用と見なされる場合、より多数のノズル穴を許容する。この燃料噴射器は、特に、ディーゼル機関において有利に使用（配置）され得る。本明細書においては、「ノズル穴（nozzle hole）」などの「穴（hole）」という用語は、特に、「貫通穴（through hole）」に関する。特に、ノズル穴は、燃料のための流れチャネルを提供するように構成されている。
【００１８】
本発明による回転燃料噴射器では、パイロット弁又は少なくともそのばねは、弁のばね荷重式の実施形態の場合、回転燃料噴射器の静止区間内に位置してよく、したがって、回転区間内にばねを備える従来技術の回転燃料噴射器のバランス問題が除去される。スリーブは、１又は２以上のノズル穴を備えることができる。諸実施形態においては、スリーブは、スリーブの一方の端部の近傍に１又は２以上のノズル穴を備える。さらなる実施形態においては、少なくとも１つのノズル穴の長手方向軸とスリーブの軸との間の角度が、０度〜９０度の範囲、例えば４５度〜９０度の範囲、特に５０度〜８０度の範囲で選択される。他の実施形態においては、この角度は、０°〜４５°、特に０°〜３０°の範囲で選択される。角度が異なる穴の組合せが適用されてもよい。
【００１９】
本明細書においては、ノズル穴という用語はまた、複数の（異なる）ノズル穴に関することができる。ノズル直径がより大きいことにより、回転ノズル穴出口の同じ周速を達成するのに、燃料噴射器の回転速度は、従来技術の回転燃料噴射器の回転速度よりも低くてよい。諸実施形態においては、ノズル穴のうちの少なくとも１つは、直径が、５０マイクロメートル以下、特に３０マイクロメートル以下である。本明細書においては、「ノズル直径（nozzle diameter）」という用語は、特にスリーブの直径に関する。「ノズル直径」、及び「スリーブ直径（sleeve diameter）」という用語は、互いに交換可能に使用され得る。
【００２０】
１つの実施形態においては、スリーブは、回転可能なスリーブを含み、この回転可能なスリーブは、特に装置内で（回転可能な）スリーブの（長手方向）軸周りで回転可能に構成されている（以下も参照）。諸実施形態においては、この装置は、インペラ（impeller）をさらに備える。特に、インペラは、回転可能なスリーブに剛的に接続される。特に、インペラは、回転可能なスリーブと剛的に接触するように構成されている。
【００２１】
さらなる実施形態においては、パイロット弁は、特に装置内でパイロット弁の軸周りで回転可能に構成された回転可能なパイロット弁を含む。
【００２２】
諸実施形態においては、パイロット弁は、２つの燃料チャンバと、（２つの燃料チャンバ間に配置された）１つの燃料チャネルとを備える。特に、燃料チャネルは、２つの燃料チャンバのそれぞれと流体接触するように構成されている（以下も参照）。
【００２３】
さらなる態様においては、本発明は、内燃機関を備えるシステムを提供し、この内燃機関は、本明細書に記載の噴射装置を備える。システムは、自動車、自動二輪車、トラックなどの原動機付き車両とすることができる。システムは、原動機付きの船舶、航空機、発電機セットなども含むことができる。諸実施形態においては、燃焼機関は、特に、ディーゼル機関を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明の目的及び利点は、添付の図面と併せて解釈すると、次の説明からより明らかになるであろう。
【図１（ａ）】燃料噴射装置（組立体）の主要（噴射に関係のある）部材の実施形態の概略的な長手方向断面図である。
【図１（ｂ）】パイロット弁が完全に開放された位置にある、本発明による静止燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。
【図２】パイロット弁が閉鎖された位置にある、本発明による静止燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。
【図３】パイロット弁が完全に開放された位置にある、本発明による回転燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。
【図４】パイロット弁が閉鎖された位置にある、本発明による回転燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。
【図５】圧力バランス設備（pressure balancing provision）を備える、本発明による静止燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。
【図６】圧力バランス設備を備える、本発明による回転燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。
【図７】本発明による燃料噴射装置の実施形態の、装置の先端部の近傍における概略的な長手方向断面図である。
【図８】様々な燃料需要状態の下、本発明による燃料噴射装置の実施形態の燃料噴霧パターンの概略的な側面図である。
【図９】側面図で図８に示された噴霧パターンの概略的な下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
同一又は類似の部材は、すべての図面において、同一又は類似の参照番号により指定されている。
【００２６】
概略的な諸図面は、必ずしも縮尺通りとは限らない。
【００２７】
本発明の目的は、中でもとりわけ、燃料注入制御手段として、ばね荷重式の、若しくは別の形でばね作動式のニードル弁を噴射器先端部に含まない、静止又は回転可能のいずれかの燃料噴射器装置（組立体）を提供することである。図１（ａ）は、本明細書においては以降、本発明による燃料噴射器装置２０とも呼ばれる燃料噴射装置（組立体）２０の主要（噴射に関係する）部材（スリーブ１及び弁２、それぞれの参照番号については例えば図１（ｂ）参照）の実施形態の概略的な長手方向断面図である。この実施形態においては、スリーブ１の軸２１とパイロット弁の軸（それぞれの主要部材の軸）は、一致している。図においてはまた、スリーブの軸２１とノズル穴の軸２３との間の角度αも概略的に描かれている。ノズル穴は、スリーブの端部２４に描かれている（図７も参照）。
【００２８】
図１（ｂ）は、パイロット弁が完全に開放位置にある、本発明による静止燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。この実施形態においては、静止燃料噴射器は、緊密な、本質的に燃料密な嵌合状態のスリーブ１とパイロット弁２とを備え、このパイロット弁２は、やはり図１（ａ）内の矢印２２によって概略的に描かれているようにスリーブ内で軸方向に移動することができる。スリーブ１は、シリンダヘッド３（図１（ｂ）参照）内の燃料供給導管４の出口開口部が燃料噴射器のスリーブ１内の入り口開口部５と一致するように、機関のシリンダヘッド内に静止して据え付けられている。図１（ｂ）に示されているパイロット弁の位置においては、パイロット弁の第１の燃料チャンバ６は、スリーブ内の入り口開口部５を介して燃料を受け入れるように位置決めされる。続いて、燃料は、第１の燃料チャンバ６からチャネル７を介してパイロット弁の第２の燃料チャンバ８まで流れる。図１（ｂ）に示されているパイロット弁の完全に開放された位置においては、第２の燃料チャンバ８は、スリーブ１の燃料噴射ノズル穴９すべてと流体接続している。図面の解像度に起因して、ノズル穴９の描写は、いくつかの場合、２本の別個の平行線の代わりに１本の太線のように見えることがある。この実施形態においては、スリーブは、積み重なった５列のノズル穴を備え、各列は、スリーブの外周に沿って一連のノズル穴を備える。諸実施形態においては、ノズル穴９は、列で位置合わせされている。さらなる実施形態においては、ノズル穴９は、互い違いにされ得る（例えば図８及び図９参照）。内燃機関の燃料噴射器が、霧化器とも呼ばれることが多いのは、この燃料噴射器は、理想的には、燃料をできるだけ細かく分配する／霧化すべきであるからである。ノズル穴の数がより多く、これらの穴の直径がより小さいと、噴射される燃料容量（fuel packets）はより小さくなり、したがって、燃料分配は、より細かく、より良くなる。従来技術の燃料噴射器は、ノズル先端部又は前端部の大きさが制限されていることに起因して、ノズル穴の数において非常に制限されていた。そのため、需要があるとき、十分な燃料を噴射することができるようにするためには、そのような従来技術の燃料噴射器のノズル穴の直径は、比較的大きく、例えば０．１ミリメートル〜０．２ミリメートルでなくてはならなかった。本発明による燃料噴射器のスリーブの寸法は、多数のノズル穴を生み出す可能性を提示する。ノズル穴の数が多いことを考慮して、各ノズル穴の直径は、従来技術の燃料噴射器のノズル穴の直径よりもはるかに小さくすることができる。このことは、本発明による燃料噴射器が非常に効果的に燃料を霧化できることになり、それにより、さらなる蒸発、混合、及び点火を容易にする非常に小さい燃料容量が生み出されることを意味する。
【００２９】
ノズル穴がすべて、そのノズル穴を介して燃料が出ていくように開放されているか、又は閉鎖されているかのいずれかである従来技術のニードルタイプの燃料噴射器とは対照的に、本発明による燃料噴射器は、ノズル穴９のうちのいくつかを閉鎖しながら、他のノズル穴は、開放のままである可能性を提示する。このことは、第２の燃料チャンバ８が、例えば上部３列の噴射ノズル穴９のみと流体接続するまで、パイロット弁２を図１（ｂ）に示されている位置から上方に移動させることによって達成され、下部２列のノズル穴は、パイロット弁の壁部によって閉鎖される。その場合、燃料は、上部３列のノズル穴のうちのノズル穴９を介してなおも噴射される。本発明による燃料噴射器は、動力需要に応じて燃料が燃焼チャンバに入るノズル穴の数を制御することを可能にする。図１（ｂ）における概略的図面は、縮尺通りでないことに留意されたい。
【００３０】
本発明による燃料噴射器の１つの実施形態においては、完全に開放された位置と完全に閉鎖された位置との間のパイロット弁の行程は、約０．３ミリメートルの距離しか必要でない。燃料噴射器のそのような実施形態は、例えばわずか０．０５ミリメートル、又はさらにより小さい（例えば、０．０２０ミリメートル〜０．０２５ミリメートルの範囲の）直径のノズル穴を備えることができ、ノズル穴は、連続する２列のノズル穴間の所要の距離を最小限に抑えるために互い違いにされ得る。もちろん、閉塞を防止するには、ノズル穴直径は、燃料フィルタのメッシュよりも確実に大きくすることが重要である。本発明はまた、単一の燃料噴射器が異なる直径のノズル穴を備える、燃料噴射器の実施形態も含む。
【００３１】
完全に開放された位置と完全に閉鎖された位置との間のパイロット弁の行程が小さいことにより、高速応答アクチュエータとの組合せで使用される場合、正確な注入量が可能になる。
【００３２】
パイロット弁を備える本燃料噴射器の適用例は、パイロット弁の機能依存的軸方向位置決め、すなわち、機関の付随するシリンダによって需要される動力に直接応じた位置決めの可能性を提示する。したがって、パイロット弁は、シリンダごとに正確な制御と調節の機能との両方を提示する。このことはまた、オーバーライド（override）として非常に有用であり得る。従来技術の燃料噴射システムの場合、制御機能は、通常、組み合わされたすべてのシリンダについて、ポンプ及び／又はソレノイド弁を用いることによる流量の制御に限定されていたが、噴射ノズルそれ自体の直接的な動作には決して関わっていなかった。
【００３３】
１つのシリンダにおける、例えば排気弁の機能不能（例えば、漏れ）に起因する問題に直面する従来技術の燃料噴射器を具備する機関の場合、操作者は、通常、そのシリンダを停止させること以外、選択肢がない。従来技術の燃料噴射システムとは異なり、本発明による燃料噴射器は、車載診断システム（ＯＢＤ，on-board diagnostic system）に連結され得、それにより、そのシリンダを停止させるのではなく、パイロット弁における直接的な制御によって、そのシリンダの動力をＸ％低減させることができる。Ｘ％の動力不足は、機関速度制御部を介して残りの完全に機能的なシリンダによって補充され得る。
【００３４】
本発明による燃料噴射器の適用例は、液体燃料による機関に限定するものではなく、ガス機関にも適している。しかしながら、後の適用例においては、燃料噴射器ノズル穴、特に、ノズル穴の直径は、噴射されなくてはならない量のガスを収容するために、より大きくなくてはならなくなる。液体燃料に比較して、ガスの発熱量が低いことに起因して、ガス機関において噴射されなくてはならないガス量は、同じ動力定格による液体燃料炊き機関における液体燃料量よりもはるかに多い。
【００３５】
図１（ｂ）に示されてはいないが、本発明は、ノズル穴９がスリーブの軸に対して２又は３以上の異なる角度に置かれてもよい燃料噴射器の実施形態を含む。次いで、燃料も、異なる角度で出ていくことになり、したがって、燃焼チャンバにわたって燃料のより均一な分配が促進される。このことは、本発明による燃料噴射器の静止実施形態にとって特に重要になる。図２は、パイロット弁が完全に閉鎖された位置にある、本発明による静止燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。この位置においては、パイロット弁２の第１の燃料チャンバ６と第２の燃料チャンバ８は、流体開口部がないスリーブ１の壁部の対向部材である。
【００３６】
図３は、パイロット弁が完全に開放された位置にある、本発明による回転燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。この実施形態においては、本発明による回転又は回転式の燃料噴射器は、スリーブの下側端部に噴射ノズル穴９を具備する回転可能なスリーブ１ａを備え、この端部は、燃焼チャンバ内に突出している。特に、燃料噴射器は、回転燃料噴射器を含む。１つの実施形態においては、回転燃料噴射器は、パイロット弁２ａをさらに備え、このパイロット弁２ａは、本質的にパイロット弁の軸と一致している燃料導管４ａを具備する。導管４ａは、上端部においては、燃料供給システム（図３に図示せず）と流体接続され、下側端部においては、燃料チャンバ１０との１又は２以上の流体接続部を有する。スリーブの回転は、任意の適切な形で、任意の適切な手段によって達成され得る。
【００３７】
図３においては、回転スリーブ１ａのノズル穴９は、スリーブの軸に垂直であるように示されている。しかしながら、本発明は、ノズル穴がスリーブの軸に対してある角度で作製される回転燃料噴射器の実施形態を含む。燃料噴射器の回転はすでに燃料と燃焼空気との間の激しい混合を可能にしているが、ノズル穴の角度は、追加の便益をなおも提供することができる。
【００３８】
本発明による回転燃料噴射器の１つの追加の利点は、従来技術のほとんどの静止燃料噴射器とは対照的に、ノズル穴内に残される残留燃料がまったくないことである。内燃機関の燃料噴射器のノズル穴内の残留燃料は、排気を介して解放され得、そのため、非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ，non-methane hydrocarbon）の総排出の一因となる場合がある。残留燃料がないことにより、本発明による燃料噴射器は、これを防止する。
【００３９】
本発明は、燃料噴射器が動作しているとき、スリーブ１ａとパイロット弁２ａの両方が回転する、回転燃料噴射器の実施形態を含むが、スリーブが回転している間、パイロット弁２ａが回転しない実施形態も含む。
【００４０】
上記に示される回転可能な燃料噴射器の実施形態は、回転燃料噴射器が動作しているとき、スリーブとパイロット弁が同時に回転し、互いに対して回転しない回転可能な燃料噴射器を含むが、本発明はまた、噴射器が動作しているとき、スリーブは回転しているが、パイロット弁は、回転しない、特に、回転可能に構成されていない実施形態も含む。
【００４１】
したがって、後の実施形態においては、スリーブは、パイロット弁に対して回転する。本明細書においては以降、回転燃料噴射器又は回転可能な燃料噴射器のそのような実施形態は、静止パイロット弁を具備する回転燃料噴射器又は回転可能な燃料噴射器と呼ぶことができる。そのような実施形態の静止パイロット弁は、回転しないが、軸方向になおも移動することができる。
【００４２】
ばね荷重式パイロット弁を具備する、本発明による回転燃料噴射器の諸実施形態においては、ばねは、バランス問題又は課題を防止するために、燃料噴射器の非回転式部材内に位置していることが好ましい。
【００４３】
図４は、パイロット弁が閉鎖された位置にある、本発明による回転燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。この図は、自明である。
【００４４】
添付の図に示されている燃料噴射器の諸実施形態はすべて、積み重なった５列のノズル穴を備えるが、本発明は、任意の適切な数のノズル穴、任意の適切な数の列、及び任意の適切なレイアウトパターンのノズル穴を許容する。諸実施形態においては、噴射器は、少なくとも１列、特に少なくとも３列、例えば少なくとも５列、特に少なくとも７列のノズル穴を備える。特に、列の数は、３〜１０の範囲で選択される。その上、さらなる諸実施形態においては、噴射器は、１０を超える列のノズル穴を備えることができる。
【００４５】
本発明による燃料噴射器の回転実施形態はまた、スリーブが回転するとき、燃焼チャンバの内側に強制流状態を生み出すために、回転可能なスリーブ１ａに剛的に取り付けられるインペラを備えることができる。
【００４６】
本発明は、燃料噴射器の回転部材を駆動する、任意の適切なアクチュエータ、及びパイロット弁の軸方向運動を駆動する任意の適切なアクチュエータをカバーする。
【００４７】
これまでは、参照番号における区別は、本発明による燃料噴射装置の静止実施形態のスリーブ１及びパイロット弁２を、燃料噴射装置の回転可能な実施形態のスリーブ１ａ及びパイロット弁２ａと対比して示すために使用されてきた。しかしながら、この説明の項の残りにおいては、参照番号１及び１ａと参照番号２及び２ａは、互いに交換可能に使用され得、本発明による燃料噴射装置の静止実施形態でも、又は回転可能な実施形態でもそれぞれスリーブ及びパイロット弁を示すことができる。図５は、１又は２以上の圧力バランス設備を備える、本発明による静止燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。この実施形態においては、これらの１又は２以上の圧力バランス設備は、１又は２以上の分岐部をその上端部に具備する圧力バランス導管１１を備え、この圧力バランス導管１１は、燃焼チャンバを燃料噴射器の圧力バランスチャンバ１２と流体接続する。圧力チャンバは、第１の環状面１３を備え、この第１の環状面１３を介して、圧力チャンバ内の流体は、パイロット弁２に対して下方への方向、すなわち燃焼チャンバの方向に力をかける。パイロット弁の燃焼チャンバ側にパイロット弁の表面積に等しい表面積の環状面１３を得るには、圧力バランスチャンバ１２の直径は、パイロット弁ステム１４の面積を補償するためにパイロット弁の直径よりも大きい。環状面の下面における差分環状面（differential annular surface）１５は、通気及び給気のための通気口１６によって大気に接続されている。
【００４８】
特に、圧力バランス設備は、圧力のバランスをとるように構成された１又は２以上の要素を含む。圧力は、圧力差が最小限に抑えられ、又は取り除かれるとき、バランスをとることができる（圧力バランス）。例として、圧力差は、最高圧力の２％未満など、最高圧力の５％未満とすることができる。
【００４９】
図６は、圧力バランス設備を備える、本発明による回転燃料噴射器の実施形態の概略的な長手方向断面図である。この実施形態においては、差分環状面は、パイロット弁ステム１４に沿って延びる導管を介して給気／通気される。
【００５０】
図５及び図６において概略的に示されている、本発明による燃料噴射器の実施形態においては、圧力バランスチャンバ１２は、ガスが充填されることになる。しかしながら、例えば、ガスの温度が禁止要因になるのであれば、本発明はまた、圧力バランスチャンバ１２に、別の流体、例えば、燃料などが充填される実施形態も含む。
【００５１】
図７は、本発明による燃料噴射装置の実施形態の、装置の先端部の近傍における概略的な長手方向断面図である。開放端２４を含むスリーブ１を備える上述の諸実施形態とは対照的に、図７に示されている燃料噴射装置の実施形態は、燃料噴射装置の正常動作状態の下、燃焼チャンバ内に突出する、スリーブの端部２４に閉鎖された先端部を含むスリーブ１を備える。この実施形態においては、スリーブは、複数のノズル穴９を備え、スリーブの軸２１とノズル穴の軸２３との間の角度αは、スリーブ１内の各列の穴９によって異なる。本発明はまた、ノズル穴の軸とスリーブの軸との間の角度αが、同じ列の穴において穴ごとに異なることがある燃料噴射装置の実施形態も含む。
【００５２】
図８は、様々な燃料需要状態の下、本発明による燃料噴射装置の実施形態の燃料噴霧パターンの概略的な側面図である。扇形パターンの線１７は、燃料噴射装置のスリーブ１内のノズル穴９を介して噴射される燃料ジェットを表している。図８における描画は、左から右に、パイロット弁タイプの燃料噴射装置の、１列、２列、３列、４列、及び５列のノズル穴９がそれぞれ開放されているときのパターンを概略的に表している。特に、燃焼機関の動力需要が上昇する場合、スリーブ２は、平行移動することができ、より多くのノズル穴９が開放される。この図は、（異なる列に配置されたノズル穴によって提供される）燃料ジェットのパターンからわかり得るように、特に、連続する２列のノズル穴間の所要の距離を最小限に抑えるために、互い違いの構成で配置されたノズル穴９をさらに概略的に描いている。
【００５３】
図９は、側面図で図８に示された噴霧パターンの概略的な下面図である。図９に描かれている概略的な噴霧パターンは、燃料噴射器ノズル穴９を介して噴射される燃料ジェット流の向きが本質的に放射状である実施形態を示している。特に、ノズル穴９の長手方向軸の向きもまた、本質的に放射状である。特に、ノズル９の長手方向軸を延伸する線は、スリーブ１の長手方向軸２１と交差し得る。本発明はまた、ノズル穴９のうちの１又は２以上の長手方向軸が放射状でない構成を有する、燃料噴射装置２０の実施形態も含む。
【００５４】
添付の図面に示されている燃料噴射器装置の諸実施形態はすべて、パイロット弁２又は２ａが燃焼チャンバの方向、すなわち、図面の下方への方向に移動するとき、燃料が燃焼チャンバ内に噴射されるように開放されるノズル穴の数が増加し、パイロット弁２又は２ａが反対方向、すなわち、図面の上方への方向に移動するとき、開放されるノズル穴の数が減少するタイプである。しかしながら、本発明は、パイロット弁２又は２ａが燃焼チャンバから離れるように移動するとき、燃料が燃焼チャンバ内に噴射されるように開放されるノズル穴の数が増加し、パイロット弁が燃焼チャンバの方向に移動するとき、開放されるノズル穴の数が減少する実施形態を含む。
【００５５】
上述したように、本発明は、特に、次の実施形態において具現化され得、実施形態は、単に参照上の理由から番号付けされる。
【００５６】
１．  内燃機関の燃焼チャンバ内に燃料を噴射するための噴射装置であって、スリーブ（１、１ａ）と、（パイロット）弁（２、２ａ）とを備え、（パイロット）弁（２、２ａ）が、スリーブの内側を軸方向に移動することができる、噴射装置。
【００５７】
２．  （パイロット）弁（２、２ａ）が、少なくとも１つの燃料チャンバ（６、８、１０）を備える、実施形態１に記載の噴射装置。
【００５８】
３．  （パイロット）弁（２、２ａ）が、少なくとも１つの燃料チャネル（７、４ａ）を備える、実施形態１又は２に記載の噴射装置。
【００５９】
４．  スリーブ（１ａ）が、装置の動作中、回転可能である、実施形態１〜３のいずれかに記載の噴射装置。
【００６０】
５．  スリーブ（１、１ａ）が、一方の端部の近傍に１又は２以上のノズル穴（９）を備える、実施形態１〜４のいずれかに記載の噴射装置。
【００６１】
６．  少なくとも１つのノズル穴の長手方向軸とスリーブ（１、１ａ）の軸との間の角度が、０度から９０度の間の範囲にある、実施形態５に記載の噴射装置。
【００６２】
７．  （パイロット）弁（２）が、燃料チャネル（７）によって互いに流体接続されている２つの燃料チャンバ（６、８）を備える、実施形態１〜６のいずれかに記載の噴射装置。
【００６３】
８．  スリーブ（１ａ）に剛的に接続されているインペラを備える、実施形態１〜７のいずれかに記載の噴射装置。
【００６４】
９．  ノズル穴（９）のうちの少なくとも１つは、直径が最大５０マイクロメートルである、実施形態１〜８のいずれかに記載の噴射装置。
【００６５】
１０．  ノズル穴（９）のうちの少なくとも１つは、直径が最大３０マイクロメートルである、実施形態１〜９のいずれかに記載の噴射装置。
【００６６】
１１．  圧力バランス設備を備える、実施形態１〜１０のいずれかに記載の噴射装置。
【００６７】
１２．  圧力バランス設備が、圧力バランス導管（１１）と、圧力バランスチャンバ（１２）とを備える、実施形態１〜１１のいずれかに記載の噴射装置。
【００６８】
特に、本発明は、内燃機関のための改良された燃料噴射装置、及び改良された燃料噴射装置を備える内燃機関を備えるシステムを提供する。本発明による改良された燃料噴射器装置は、ニードル弁ではなく摺動可能な弁の原理を備える。弁は、台座を備えず、したがって、弁のばね荷重式の実施形態の場合であっても、台座への弁のハンマリングの危険性は、付随する騒音発生とともに存在しない。本発明による改良された燃料噴射器は、より大きいノズル直径、そのため、必要な場合、又は有用と見なされる場合、より多数のノズル開口部を許容する。本発明による燃料噴射器の回転実施形態では、弁又は少なくともそのばねは、弁のばね荷重式の実施形態の場合、回転燃料噴射器の静止区間内に位置してよく、したがって、回転区間内にばねを備える従来技術の回転燃料噴射器のバランス問題が除去される。
【００６９】
本明細書においては、例えば「実質的に〜からなる（substantially consists）」における「実質的に（substantially）」という用語は、当業者によって理解されよう。「実質的に」という用語はまた、「全体的に（entirely）」、「完全に（completely）」、「すべて（all）」などを伴う実施形態も含むことができる。したがって、諸実施形態においては、形容詞的な実質的には、やはり取り除くことができる。適用可能である場合、「実質的に」という用語は、１００％を含んで、９０％以上、例えば９５％以上、特に９９％以上、さらにはより特に９９．５％以上に関することができる。「〜を備える、含む（comprise）」という用語もまた、「comprises」という用語が「〜からなる（consists of）」を意味する実施形態も含む。「及び／又は（and/or）」という用語は、特に、「及び／又は」の前後に記述される項目のうちの１又は２以上に関する。例としては、「項目１及び／又は項目２（item 1 and/or item 2）」という句、及び同様の句は、項目１及び項目２のうちの１又は２以上に関することができる。「comprising」という用語は、ある実施形態においては、「〜からなる（consisting of）」を示す場合があるが、別の実施形態においては、「少なくとも定義付けされた種を含み、１又は２以上の他の種を含んでもよい（containing at least the defined species and optionally one or more other species）」を示す場合もある。
【００７０】
さらには、本明細書及び特許請求の範囲における第１の、第２の、及び第３のなどの用語は、同様の要素間で識別するために使用され、必ずしも順番、時系列順を説明するためとは限らない。そのように使用される用語が、適切な状況の下で互いに交換可能であり、本明細書において記載されている本発明の諸実施形態が、本明細書に記載又は例示されている以外の順序で動作することができることを理解されたい。
【００７１】
本明細書における装置は、中でもとりわけ動作中と記載されている。当業者には明白であるように、本発明は、動作又は動作中の装置の生産工程に限定されない。
【００７２】
本発明の特定の特徴のみが本明細書に例示され、記載されているが、多くの修正形態及び変更形態が当業者には想到されるであろう。そのため、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨内に入るそのような修正形態及び変更形態をすべてカバーするように意図されていることを理解されたい。
【００７３】
上述の実施形態が、本発明を限定するのではなく例示し、当業者が、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、多くの代替の実施形態を設計することができることに留意すべきである。特許請求の範囲においては、括弧間に置かれたいずれの参照符号も特許請求の範囲を限定するように解釈するものではない。「〜を備える、含む（to comprise）」という動詞及びその活用形の使用は、特許請求の範囲に述べるもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という冠詞は、複数のそのような要素の存在を除外しない。本発明は、いくつかの別個の要素を備えるハードウェアを用いて、及び適切にプログラミングされたコンピュータを用いて実装され得る。いくつかの手段を列挙する装置の請求項においては、これらの手段のうちのいくつかは、１つの同じ項目のハードウェアによって具現化され得る。特定の手段が、互いに異なる従属請求項に挙げられているということだけで、これらの手段の組合せが利益をもたらすために使用され得ないことを示しているわけではない。
【００７４】
本発明は、本明細書に記載され、及び／又は添付の図面に示されている特徴のうちの１又は２以上を備える装置にさらに適用される。本発明は、本明細書に記載され、及び／又は添付の図面に示されている特徴のうちの１又は２以上を備える方法又は工程にさらに関連する。
【００７５】
本願に論じた様々な態様は、追加の利点を提供するために組合せ可能である。さらには、諸実施形態は、組合せ可能であり、また３つ以上の実施形態が組合せ可能であることを当業者は理解するであろう。さらには、特徴のうちの一部は、１又は２以上の分割出願の基礎を成すことができる。
【００７６】
優先権書類は、本明細書に組み込まれている。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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